PDA技术报告NO.26(2008版)(中文)

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业液体的除菌过滤 PDA第26份技术报告（2008年修订本） 制药科学与技术的PDA期刊增刊 2008年第62卷，第S-5号 1.0引言除菌过滤是从液体流中去除微生物* 注意：灭菌过滤的目的不是去除病毒。而对产品质量没有负面影响的过程。（1-4）这份技术报告的目的是提供系统的方法，用于选择和验证液体除菌过滤应用的最适当过滤器。PDA的第26份原始技术报告发表于1998年，标题为液体的除菌过滤，其中描述了一代制药科学家和工程师对除菌过滤的使用和验证。由于过滤技术的加强以及制

2、药行业近期产生了其他的法规要求，因而对原始报告进行了修改。修订本涉及到了法规文件、标准以及科学出版物，其中包含更多的细节和支持性数据。在20世纪60年代膜过滤器进入市场，当时认为0.45m级别的膜为“除菌级”且过滤器成功应用于注射剂的除菌过滤。使用serratia marcescens作为标准菌对这些过滤器进行确认，确认用于水质量测试的膜。然而在1960年发布的论文中，美国FDA的Frances Bowman博士发现0.45m的“除菌过滤的”培养基可受到一种生物的污染，在每平方厘米104-106以上的挑战水平下少量的这种生物可反复穿透0.45m级别的膜。（5）ASTM F838也由此产生，这是

3、一种标准测试法，用于评估除菌级别的膜过滤器。（6）在第6.4部分中对挑战生物进行了讨论。1.1目的 / 适用范围工作组的主要目标是开发一份有关除菌过滤的科学的技术报告。报告不会对区域的法规要求进行过多的描述，但是提供了最新的科学建议以供业内人士及制定除菌过滤政策的人员使用。这份报告是一份指南性文件，其目的不是确立强制的除菌过滤标准。报告中提出的概念与一些工艺有关，在这些工艺中除菌过滤器的性能是不可缺少的，而且这些概念不能通用于所有过滤工艺（例如，早期过滤或常规生物负载）。这些概念包括但不限于细胞培养基、缓冲液、无菌工艺中的中间体暂存区、集中和最终无菌灌装。 工作组由欧洲和北美药业和法规专家组成

4、，视角独特，确保了所提出的方法、术语以及灭菌过滤惯例反应了科学原理且可在全球通用。全球的技术同行耗费了11周的时间对这份报告进行了检查，其中包括从美国、亚太地区和欧洲的反馈信息。术语表以下术语及其同义词在技术报告中使用：吸收：在液体接触表面对溶质、悬浮胶质微粒或微生物的截留力，例如在过滤膜上的气孔表面。无菌的：远离致病性微生物。在受控环境中进行操作以防止引进微生物而造成污染。检验：用于确定在混合物中的某个物质的纯度或浓度的分析方法。细菌：单细胞、且在显微镜下的可见生物，通常带有细胞壁且外形独特（例如，圆形、杆状、螺旋状或丝状）；没有固定的细胞核（“原核的”）。生物负载：灭菌过滤之前，液体中活性

5、微生物的数量。（7）托架法：这种验证方法测试工艺或产品的极端情况。该方法假设极端情况可代表极端情况之间的所有样品。（同义词：框架验证。）泡点：所测量的气体压差，在该压差下液体（例如水、酒精、产品）从润湿的多孔的膜的最大的孔中冒出，且能探测到稳定的气泡流或大量的气流。（同义词：转化点。）泡点测试：该测试指出过滤器的最大孔径。在气体压差下从已经润湿的过滤器中有液体（通常为水）从最大的孔径冒出，且能探测出均匀的气泡流。使用特定、有效的压力值、润湿液体和温度来测试过滤器的孔径（和类型）。块状物：放置在过滤器培养基的上游处的固体。囊式过滤器：自含式过滤器装置或部件。筒式过滤器：使用时需要外罩的过滤器装置

6、。相容性：在过滤器和过程用液之间没有不利的交互反应发生。扩散流：在浓度（例如气体压力）差异的基础上，已溶解的气体穿过经液体润湿后的膜的动作。扩散流/ 顺流测试：确定过滤器完整性的测试。（同义词：扩散流测试，顺流测试。）直接拦截：阻止直径大于过滤器孔径的微粒穿过过滤器。过滤器的下游：过滤器的滤出液或出口处。有效过滤面积：过程用液可用的过滤器总表面积。流出物：从加工过程中流出的液体。内毒素：细胞的细胞壁上的脂多糖，其中最有毒的部分源于革兰(氏)阴性的生物。在注射时，会引起发热反应，从而患者有强烈的反应，有时这种反应是致命的。萃取物：通过使用人力或施加外力（例如溶剂、温度或时间）从物料上去除的一种成

7、分。过滤器（名词）：这种装置用于从液体工艺流中去除微粒，液体工艺流由多孔培养基和支持性结构组成。液体或气体通过多孔物料，去除活性和非活性微粒。（6）过滤（动词）：为了使液体穿过多孔介质，从液体中去除细菌或其它微粒。过滤性测试：使用某种液体进行测试，以确定过滤器的适用性和尺寸。过滤器的效率：测试过滤器截留微粒的能力。常以百分比或分数表示。过滤器元件：基本的过滤器单位，使用这些过滤器单位装配滤筒或滤囊。滤液：通过过滤器后流出的液体。过滤：液体穿过多孔物料后，将微粒从液体中去除的过程。流量：溶液在单位时间内流动的容积量。（如，升/分钟，或克/天）。流动率：由膜分开的滤出物流的流动速率。污垢：溶质堵塞

8、膜孔所致。观察可见流动率（在恒定压力下）减少或过滤压差（在恒定流动率下）增加。伽马辐射： 离子化的辐射，可用于物料灭菌。表压：是某个液体压力和大气压之间的差值。亲水的：字面意思是“喜水的”。用水溶液将过滤器润湿，允许在低的压差下流动。疏水的：字面意思是“怕水的”。过滤器排斥水及其他具有高表面张力的液体，因此不能被润湿，除非在高的压差下。若用具有低表面张力的液体预先润湿，例如酒精，膜允许水在低的压差下流动。流入液：进入工序的液体。（同义词：进料）完整性测试：是一个非破坏性的物理测试，与过滤器/过滤器装置的细菌截留力相关。（6）滤出物：是一种化学成分，在储存或正常的使用条件下，它从接触表面移至药品

9、或过程用液中。质谱法：按照样品的质量和电荷将其气体成分离子分开以确定样品化学成分的分析测试方法。构成物料：构成过滤器元件的聚合体或其他物料。介质：在过滤过程中，当液体通过时，这种多孔物料能截流微粒物。膜：一种薄且带有微孔的介质，用于在压力下从液体流中去除微粒物和微生物。微生物：一种细菌；是非寄生的生物，体积较小，肉眼不可见。组件：与滤筒或滤囊组装的过滤器元件。非纤维释放：指不会脱落纤维至滤液中的过滤器。微粒：物料结构上的任一离散单位；长度、宽度、厚度、尺寸和外形等质量特性可见。粒子：与微粒相关，或以微粒的形式出现。渗透性：在特定压力和温度条件下，液体可通过多孔物的程度。气孔：液体通过膜的通道/

10、路径。多孔性：过滤器介质的气孔容积与总容积的比率。预过滤器：在最终过滤器的上游放置的过滤器。压力：指在每个单位面积所用的力，通常以psi、mbar、kPa或kg/cm2表示。反压：在过滤器或其他设备的下游使用的压力。压差：过滤器的上游（进料或流入液）和下游（流出液）之间的压力差。（可使用以下术语修饰：应用压差、可用压差、洁净压差、不洁净压差、初始压差或最大压差。）（同义词：P、psid或压力下降）进口压力：进入过滤器的上游的应用压力。（同义词：流入液、上游或线路压力）出口压力：从过滤器的下游出来的压力。（同义词：流出液或下游压力） 冗余过滤： 是一种连续过滤，如果主要除菌过滤器出现故障，可使用

11、另一个后备除菌过滤器加以支持。连续过滤：使用两个或更多的具有相同或递减的孔径的过滤器一个接着一个连续过滤。灭菌：用于生产出不具有活性微生物的有效工艺。注意：在灭菌工艺中，通过指数函数来计算微生物的死亡或减少。因此，可表示在灭菌工艺中存活的微生物的概率。即使存活概率减少至很低的水平，也不会为零。除菌过滤器：这种过滤器可从工艺流中重复去除测试微生物，产生无菌滤液。表面张力：在一定条件下液体表面有缩小至最小面积的趋势。表示为达因/厘米。表面活性剂：是可溶的化合物，可减少液体的表面张力，或减少两种液体之间的界面张力（引起胶态离子的形成），或减少液体和固体之间的界面张力。生产量：通过过滤器的溶液数量。可

12、表示为通过膜的容量。（同义词：容量）上游：过滤器的流入液或入口。验证：一种文件记录的项目，高度保证了一个特定工艺、方法或系统能持续生产与预定的可接受标准相符的生产结果。挥发物：容易挥发；易从液体转化至气体。过滤器的工作原理大家普遍认为过滤器的工作原理是让液体经过滤孔，截留住无法通过这些孔径的过大微粒。这种截留或捕获微粒的机制称为滤网截留、物理捕获、直接拦截、粒径排除等。这种观点是基于立体几何的原理不适合滤孔的过大微粒是不可能穿过滤孔的。粒径排除是在过滤器内将表面筛选和捕获相结合的方法。如果挑战过滤器的每个微粒过大而不能通过滤孔，则问题不在于微粒数量；没有微粒能够穿过滤器。只要压力不会使微粒或滤

13、孔变形，造成滤网截留失败，过滤器的功效不受应用压差的影响。另一个去除液体中微粒的机制是吸附隔离。小至足于进入滤孔的微粒仍有可能被过滤器捕获，说明微粒截留可能依赖于其它影响过滤的操作条件。（8）当细菌比孔径小的情况下，这些作用非常重要。（9-11）吸附隔离的作用依赖于在应用过滤条件下过滤器的表面化学性质和微粒或微生物的类型。诸多不同的操作条件决定了过滤器对微粒的吸附移除能力，包括应用的压差、流速、微粒的数量和与表面张力有关的液体媒介组成、pH值和离子强度。在过滤器的验证过程中必须考虑和了解全部的因素。3.1孔径等级过滤器的等级一直存在着争议，主要原因是生产商在测量孔径方面缺乏一致性。（12）通过

14、孔径等级能够预测微生物截留或物理完整性试验值，或提供不同材质和生产商之间进行对比的有限值。由于根据孔径来划分除菌级过滤器的工艺具有有限值，所以根据细菌截留能力来定义过滤器的等级。（13，14）一般而言，在规定的条件下，在有效的过滤器表面积内每平方厘米截留B. diminuta ATCC 19146的能力达到的过滤器定义为除菌级过滤器。（12） 过滤器的选择及其特性根据孔径、结构（如平板、滤囊、滤筒）和膜的化学性质的不同，有多种过滤器供用户选择，用户根据其的使用目的可选择最合适的一款。常用的膜的化学性质包括聚偏二氟乙烯、聚砜树脂、聚醚砜、尼龙、纤维素脂、聚四氟乙烯、聚酯和聚丙烯。不同的化学性质不

15、但可以带来不同的液流性质和过滤性能，在以下方面也会有影响：萃取物和滤出物水平、过滤器的热性质和物理性质以及与工艺流的相互作用（通过相容性测试确定）。一旦膜的尺寸最终形成，就要对它的有效过滤面积、温度和压力的操作限度、滤出物及其与将要过滤的产品流的相容性方面进行评估。由于除菌过滤器是任一无菌工艺的重要部分，过滤器厂商要进行大量的测试和文件记录以证明其过滤器的性能。过滤器的支持文件可包括验证指南、编号、产品说明书、规格说明书、技术小册子和使用的注意事项。对于制药过滤器，通常提供单独的证书，其中列出了过滤器部件、批号和放行标准。 这一小节回顾了过滤器厂商提供的主要信息以供过滤器用户在选择除菌过滤器时

16、参考。由于细菌挑战测试和过滤器的完整性测试是两大信息块，在第六、七节中分别对其进行了说明。 4.1 过滤器的确认和验证 过滤器厂商按照药典方法进行测试以确定过滤器适用于药物生产，并发布测试结果。作为工艺验证的一部分，该确认文件支持但不可代替性能确认，过滤器用户开展工艺验证。表4.1-1列出了厂商开展的膜和仪器的确认和批放行测试，过滤器用户进行验证。表4.1-1 确认和验证建议标准过滤器用户过滤器厂商仪器膜的圆盘仪器在水或盐乳糖肉汤（SLB）中的细菌截留，与在水中或溶剂中的完整性测试相关-Q，LQ，L在产品中的细菌截留V*-化学相容性，对过滤器完整性的影响VQQ萃取物VQQ滤出物E-灭菌方法，对

17、过滤器完整性的影响VQQ完整性测试（水或溶剂）VQ，LQ，L完整性测试方法选择（产品）V-毒性测试-QQ细菌内毒素V-Q，L颗粒物E-Q非纤维释放E-Q总有机碳（TOC）和电导率E-QL=批放行标准Q=确认V=工艺验证V*=可在圆盘或仪器中进行E=评估测试需求有关表中测试的其他信息如下所示：过滤器生产商在盐乳糖肉汤、水或其他适当的载液中确认过滤器的细菌截留力，之后由过滤器用户在工艺条件下再次确认。过滤器生产商确定过滤器与产品间的化学相容性。过滤器的用户有必要进行测试以确认在操作条件下工艺用液与过滤器的相容性。完整性测试和细菌截留力测试可用于评估化学相容性。过滤器生产商使用溶剂模型和特定的实验室

18、条件对萃取物进行确认，对于具体的产品用液，过滤器用户也可确认萃取物。过滤器生产商进行过滤器安全性测试（例如生物反应），过滤器用户无需重复测试。过滤器用户应确定和评估潜在的萃取物，确保其不会对所过滤的产品造成危害。过滤器生产商确认过滤器的灭菌耐受力和灭菌条件。过滤器用户负责验证在该工艺中使用的灭菌方法。* 注意：使用伽玛辐射对过滤器进行灭菌，一般由生产商验证。过滤器生产商确认颗粒物、非纤维释放、氧化物、TOC、电导率测试和流量。由于工艺条件有所差异，过滤器用户应确定是否需要进行额外测试。4.1.1 再验证 一旦对过滤器的用途进行了验证，只有对限度进行更改时才要求进行下一步的验证。需要再验证的变更

19、包括但不限于：在已知过滤器面积上过滤量的增加产品配方变更，包括产品浓度，ph或电导率灭菌方法变更滤液的温度 进行风险评估以评估这些变更的潜在影响。这些变更会潜在地影响系统与CGMP的一致性，质量单位应支持所有变更。4.2 过滤器的洁净度应考虑并评估过滤器、过滤器硬件、过滤器安装和工艺中的颗粒污染，因为每个源头都会在产品中产生微粒负担。（15）检查过滤器冲洗流出液样品中的微粒小于10微米且大于25微米。过滤器冲洗流出液符合药典指南对注射剂中的颗粒物的规定。使用这些标准，也将过滤器确认为非纤维释放。（16，17）除了这些微粒之外，过滤器也可能是其他污染物的源头，例如，内毒素、有机碳或氧化物。潜在的

20、源头可包括在塑料成分生产、生产碎片和构造物料中的表面活性剂、润湿剂和添加剂。预冲洗过滤器可减少微粒和污染物的水平，在完整性测试之前可作为润湿过程的一个部分操作。4.3 过滤器的安全性选择用于生物液体的灭菌的一个重要方面是评估过滤器介质和/或仪器的安全性。过滤器生产商会提供过滤器元件的来源和毒性信息，包括由动物身上的材料制成的元件的起源。4.3.1 毒性过滤器不能将毒性物料带入液体流。过滤器生产商一般按照药典规定的方法进行标准化测试以确认过滤器。（19）这些测试包括将过滤器萃取物或真正的过滤器样品引入动物或细胞培养系统。从视觉上评估动物或细胞培养物对测试物的反应，并按照预定的毒理安全的可接受标准

21、进行对比。这些测试结果通常将作为过滤器验证指南的一部分。4.3.2 由动物身上的材料制成的物料 过滤器生产商一般会提供在过滤器生产中使用的由动物身上的材料制成的物料信息。由牛脂制成的硬脂酸盐的使用不会对可传染性海绵性脑病（TSE）和其他疾病的传染造成重大风险。（20，21）特别地，用于生产牛脂和牛脂衍生物的生产工艺是很严格的，符合或超过安全性要求。（22）4.4 操作范围生产商一般指定最大操作温度、压力和灭菌限度，并提供过滤器的水流量数据。生产商提供最大正压差和反压差限度，提供适当的安全标准。该信息也可参考不同温度下的限度，有利于选择与过滤器相符的流量、温度和灭菌方式。第八部分描述了过滤器用户

22、对灭菌选项的选择和验证。在某个压差下的过滤器系统的流量是膜聚合体和结构类型、孔径、外罩的入口和出口直径、有效过滤面积、液体温度以及粘(滞)性的共同作用的结果。在过滤系统的设计过程中，应对这些变量与过滤器的操作限度及所选的过滤器面积的相容性进行评估。应注意避免压力峰值超过生产商设定的规范。4.5 过滤器与过程用汽的相互作用由于除菌过滤器通常用于制药过程的最后生产阶段，因此应对过滤器对产成品的影响进行评估。调查范围包括萃取物和滤出物（参见4.5.1）、化学相容性（参见4.5.2）以及吸收性（参见4.5.3）。由于这些是过滤器与产品用汽之间相互作用产生的影响，一般使用实际的产品用汽或替代液进行测试。

23、过滤器用户和过滤器生产商可共同开展测试。4.5.1 评估过滤器的萃取物和滤出物萃取物是通过人力或外力（如溶剂、温度或时间）从物料上去除的任何一种化学成分。滤出物是一种化学成分，在储存或正常的使用条件下，它从接触表面移至药品或过程用液中。萃取物和滤出物的潜在来源包括但不限于膜成分（如可塑剂、表面活性剂、残留溶剂、仪器支承层）和塑料成分（即节流阀端盖、外罩、筒套、O形圈）。影响滤出物的因素可包括过程用汽的化学性质、灭菌工艺、接触时间、温度和容量与面积的比率。（23）与水溶液相比，对有机溶液的过滤可产生更高含量的滤出物。尽管是过滤器验证的一个重要成分，那些由除菌过滤器产生的能够进入过程用汽的萃取物和

24、滤出物含量相对较低。在使用之前冲洗过滤器可进一步减少含量，如TOC冲洗曲线所示。（23）可从过滤器生产商处获取萃取物数据或由过滤器用户产生数据。数据一般应包括在工艺条件下在实际的配方中使用过滤器时的萃取物的全面清单。如果有可能，若在灌装之前的最后一个生产步骤为无菌灌装，则应对滤出物进行评估。假设萃取物有多个来源和影响因素的数量，建议用户使用实际过程用液和同种类型的过滤器进行研究（如可能）。如果药品与分析方法或药品的禁止消耗量冲突，则需使用替代液。替代品需与待过滤产品十分接近。另一个办法是使用一些溶液将PH、离子效力或真实液体的有机成分的含量进行分类。如果使用替代品或归类法，应对溶液和萃取条件的

25、选择原理进行记录。一旦确定了萃取液（产品、替代品或混合液），应进行萃取研究以模拟与关键变量有关的最差情况下的实际工艺条件，这些变量有温度、时间、PH和预处理（例如冲洗、灭菌）步骤。可使用静态浸泡或再循环/往复运动进行萃取研究。静态浸泡是在某个温度下将过滤器浸泡在萃取液中一段时间。通过在过滤器中将萃取液再循环一段时间也可产生萃取物。收集提取液并测试过滤器萃取物的存在。获取提取液之后，使用分析方法确定萃取物的总量和性质。方法可对个别的滤出物进行分离、探测、定性和定量。这些方法包括反相高效液相色谱(法)（RP-HPLC）、液质联用（LC-MS）和气质联用（GC-MS）。非特定的方法用于对滤出物进行定

26、量和界定。这些方法包括非挥发性杂质（NVR）和TOC。通过挥发溶质和称量残渣来确定NVR。不包括挥发性滤出物在内，NVR可对所有的非挥发性和许多半挥发性有机物定量，提供萃取物的总量估值。TOC只能与不含碳的萃取液一同使用。其他方法诸如傅里叶变换红外光谱学（FTIR）和核磁共振(NMR)可有效确定隔离开的和经浓缩的滤出物。除了确定过滤器萃取物的性质和数量之外，可通过一些常规生物反应测试对安全性进行评估。对过滤器提取物和成分进行测试以证明它们不会对测试对象产生不良反应。4.5.2 化学相容性 需对过滤器的化学相容性进行评估以避免潜在的过滤器损坏或改变并避免滤出物或微粒对液体造成污染。化学相容性测试

27、包括对整个仪器的测试，它依赖于液体、过滤温度和接触时间。由于过滤器和过程用液或溶剂之间有许多化学反应，由过滤器生产商提供的化学相容性表格常常作为下一步测试的起点。过滤器用户应开展其他研究。常见的化学相容性测试包括完整性、拉力、NVR、萃取物、微粒、流量、扫描电子显微照片、破裂压力和膜/O形圈厚度。（24）由于单一测试不能探测出微小的不相容，建议结合这些方法进行测试。4.5.3 吸收性吸收是产品结构粘在膜上且会影响产品的成分和浓度。吸收性过滤器材料包括膜、硬件和支撑材料。流量、产品浓度、接触时间、贮藏浓度、温度和PH是能够影响吸收性水平的部分因素。在过滤过程中，吸收性水平尚可但还是相对较高，在灌

28、装之前有利于集中产品，与在上游处的物料质量相比，所吸收的物料质量是最小的。在工艺开发过程中，一般进行小规模吸收性测试，进行大规模确认。这些测试也能用于确立潜在的预处理（例如缓冲流、浸泡）选项、操作参数或膜聚合物选择。5.0 过滤器的使用、处理和设计事项在生物制药中膜过滤器有多种用途。因此，膜过滤器的类型、设计和结构根据其使用目的的不同而有所不同。性能标准包括流量、总产量、热耐受力和机械耐受力以及非特定的吸收性。过滤器的有效过滤面积在计算中用于衡量过滤器性能、确定萃取物水平、汇报流量和细菌截留力。由于使用目的不同，理想的过滤器性能也不同。例如，由于在纯化过程中广泛使用的缓冲器是未污染的，具有最大

29、流量的过滤器为最佳。对于含有污垢的溶液，例如介质，最佳的过滤器是具有最高过滤力的过滤器。优选过滤器需要确定关键操作参数和性能要求。5.1 流量特点 有效过滤面积、膜的多孔性、孔径、厚度、压差、通道设计、液体粘(滞)性和温度对过滤器的流量有影响。表5.1-1显示流量与这些参数中的每个参数之间的关系。表5.1-1 影响流量的因素流量较高流量较低多孔性高/较大的空隙容积多孔性低/较小的空隙容积孔径大孔径小膜薄（较低的液压耐受力）膜厚（较高的液压耐受力）有效过滤器面积大有效过滤面积小压差高（流体力）压差低平直的流动通道曲折的流动通道粘(滞)性低粘(滞)性高高温低温这些参数中的大多数由膜或过滤器设计或由

30、液体性质支配。主要参数是压差（即入口压力和出口压力之间的差距）。可在过滤器最高温度/压力范围（由厂商提供）内调整压差来达到理想的流速（图5.1-2）。图5.1-2 过滤器中孔径、压差和流量之间的关系5.2 过滤器的总产量 过滤器的总产量是测量在特定的工艺条件下在有效过滤面积内能够过滤的总量。它受到多孔性、孔径、非特定性吸收、孔性、过滤面积、压差、污染物装载和产品的浓度的影响。表5.2-1列出了影响总产量的潜在因素。表5.2-1影响总产量的因素总产量较高总产量较低多孔性高/较大的空隙容积多孔性低/较小的空隙容积孔径大孔径小非特定吸收性低非特定吸收性高孔形不对称均匀有效过滤器面积大有效过滤面积小污

31、染物装载低污染物装载高不变形的、硬的污染物可变形的、软的污染物正如图5.2-2、5.2-3和5.2-4所示，过滤器阻断机制包括：块状物的形成、孔的完全填塞以及最常见的孔的逐渐填塞。所有这些阻断机制都有其各自的等式，通过使用小型的过滤器托盘测试过滤器的总产量，这些等式从理论上可确定所需的操作面积EFA。（25）若用于过滤性测试的产品的成本较高，则这些测试与测试等式是有帮助的。然而，计算所得的过滤面积无需是实际的EFA要求。所以，建议使用小型褶皱过滤器开展确认研究。图5.2-2 块状物的形成图5.2-3 孔的完全填塞图5.2-4 孔的逐渐填塞5.3 过滤器的放大事项将实验室用过滤器组件的过滤性能放

32、大至生产规模的系统，其中包含多个滤筒或组件，这对过滤器的用户构成挑战。这些挑战包括：替代液不能代表实际的过程用液小型过滤器的研究不能代表在生产过程中进行过滤所需的条件用于测试的实验室用过滤器元件不能预示大型过滤器的总产量为了克服这些挑战，过滤器用户可进行小规模研究以确保成功的过滤操作，它要么十分接近生产系统，要么依赖于“安全因子”。5.3.1 小型仪器测试通常在恒压条件下使用安装在固定架（图5.3.1-2）上的47mm的圆盘或圆盘合成物（图5.3.1-1）进行过滤器筛选。这些测试也有利于确定潜在的预过滤器组合从而使总产量达到最优。对于对产量敏感的使用情况，可经常取滤出液样品以确定非特定性吸收效

33、果。但是，小型的仪器测试不会准确地预测有关流动通道动态和褶皱密度参数的真实工艺情况，因此不能以线形的方式测量。应开展小型的褶皱试验或全面的试验，考虑所有液体动态和操作参数会影响总产量。这就避免了由于扩界引起的过早的阻塞或增加的产量流失。图5.3.1-1 图5.3.1-2 大多的过滤性测试都是通过保持压力恒定并测量流量的下降进行的。压力设定值应模拟生产压力条件。然而，应使用恒定的流量对某些应用进行评估，例如对介质的过滤。对于恒定流的测试，随着压力不断增加对流量进行控制直到达到最大压力为止。这种测试模式避免了污染物的压缩，污染物存在于膜的表面，从而导致膜污染。不论是恒定流或恒压，可使用过滤性测试来

34、预测生产效果。理论上，应使用能够代表生产工艺的流量和压力条件进行小规模的测试。5.3.2 滤筒设计有多个尺寸和筒/囊的类型以满足不同的灭菌需要。图5.3.2-1、-2和-3为滤筒、滤囊和组件。图5.3.2-1 滤筒 图5.3.2-2 滤囊 图5.3.2-3 过滤器组件 对过滤器元件的设计是很重要的，因为诸如膜的褶皱形状和密度之类的设计特点决定了EFA，EFA反过来又对流量和总产量（EFA越大，流量和/总产量越高）产生影响。如果褶皱密度过高，则限制了自由流动通道，流量也随之减少。如果褶皱密度过低，EFA会很低，且限制了流量。图5.3.2-4是一个剖面图，画出了囊的内部结构。为了观察的方便，将保护

35、褶皱的过滤器外罩和用于压缩过滤器的外壳去除。液体从囊的底部进入，在过滤器组件的外部流动，穿过褶皱的过滤器膜，流至滤芯，之后从顶部流出。5.4 系统设计效果大多情况下使用过滤器元件进行产量测试，因此系统的构型不在过滤性能评估的范围内。但是，生产规模的过滤通常需要安装在不锈钢外壳上的滤筒元件或较大的被包裹的一次性滤囊。在第九部分中对一次性滤囊进行了讨论。由于有多种滤筒设计的选择，也有多种选择以供外罩设计和过滤装配。不锈钢过滤器外罩有两种构型。T型和串联型。T型外罩的底盘上有入口管和出口管，相互邻近（图5.4-1）。串联型外罩的入口管位于外罩的接口处，出口管位于底盘（图5.4-2）。大多数外罩也有通

36、风孔，用于排出在预冲洗或过滤器启动过程中产生的空气。图5.4-1 T型不锈钢过滤器外罩 图5.4-2 串联型带有滤筒的不锈钢过滤器外罩 除了外罩的类型之外，过滤器元件本身有多种接头选择（图5.4-3）以将过滤器放置在外罩内。最常见的滤筒接口是双层O形圈、双层卡口接口。该接口类型弯至基底板上，确保过滤器元件和外罩基底板之间密封。由于外罩基底板上的公差会有不同，特定的过滤器和外罩必须在操作(例如在线灭菌、过滤和使用后的完整性测试)过程中确保密封得当。图5.4-3 滤筒接口选项5.5 操作条件除了滤筒设计和外罩类型之外，操作条件会影响过滤量和流量。特别是，操作参数、温度、过滤时间和预使用冲洗都会对过

37、滤性能产生影响。待过滤液体的类型也会影响过滤量。这部分对操作参数进行了描述，这些参数在过滤工艺中进行测量或控制。5.5.1 入口和压差压差（P）是过滤器的上游（进料、流入液）和下游（流出液）之间的压力差。为了确定压差，需使用压力计对入口压力加以测量。如果出口压力与大气压不同，例如，若将液体转移至一个封闭系统，也许使用压力计测量出口压力。在恒定的流量下压差增加表明过滤器有污垢。5.5.2 过滤工艺温度工艺温度对过滤器和液体流有多种影响。升高的温度可减少最大的可允许压差。压力限度通常在顺流和逆流之间变化，逆流为最差情况。在特定工艺温度下的压力限度由过滤器生产商在某类型过滤器的确认文件列出。图5.5

38、.2-1中的例子描述了工艺温度和压差之间的关系，即：工艺温度越高，过滤器的压差越低。过滤器用户应仔细监控压差，特别是在工艺温度升高的时候。除了对压差有影响之外，较高的工艺温度会导致滤出物增多或化学的不相容性增强。化学动力学的一般原理指出温度每升高10，化学反应的速度加倍。通过加热，聚合膜对水解和氧化的交替作用敏感，所以应考虑温度的问题。对于大多数Newtonian液体来说，较高的温度减少了液体粘性并增加了通过过滤器的流量。较高的粘性也需要较高的压差以获得所要求的流量。相应地，需要对这些升高的压差加强监控以避免超过最大可允许的压力条件。5.5.3 过滤时间（持续时间）过滤时间是过滤一批生产液所需

39、的时间量。增加过滤时间会增加细菌穿透的可能性。应在预期的过滤时间内或在工艺的最大时间限度内对过滤器的截留性能进行验证。在有效时间之外增加过滤时间需对过滤性能进行再验证，依据液体的性质而定。应进行风险评估来确定需要模拟的真正工艺。检查批记录确定最差情况工艺时间，其中包括对在过滤之前的最差情况干扰的假定。5.5.4 冲洗条件/过滤器启动不论是在完成性测试过程中还是一个单独的操作步骤中，通常在使用除菌过滤器前对其冲洗并启动。使用前进行冲洗可减少滤出物，也可有效减少非特定吸收的水平，这反过来会增加总产量。过滤器启动还可从过滤器外罩中去除空气。根据经验确定每次安装所需的冲洗量。可开展诸如TOC和蛋白质检

40、验来确定所需的最小的使用前的冲洗量。6.0 除菌过滤器验证/细菌截留 细菌挑战测试对过滤器的膜的等级加以验证，并使用代表性的挑战微生物证明完全从产品或产品族中去除微生物。在无菌过滤器验证中应考虑两个主要部分：使用标准化的测试（6）或相应的方法进行细菌挑战，从而对过滤器膜进行分级。过滤器用户或指定的测试者（例如过滤器生产商或契约实验室）通过使用一个代表性的挑战微生物来证明完全从一个产品或产品族中去除微生物。应对每个产品组开发科学原理，并由相应的法规部门在验证测试开始之前进行检查。这两种过滤器测试概念不能互换，应单独验证。这些测试的目的是证明通过生产过滤工艺所得的流出液是无菌的。6.1 影响细菌截

41、留的因素影响细菌截留力的潜在因素包括：过滤器的类型（结构、原料聚合物、表面变体的化学性质、孔径分布、厚度）液体成分（配方、表面活性剂、添加剂）液体性质（PH、粘性、同渗容摩、离子效力）工艺条件（重新使用、灭菌和再灭菌、温度、压差、流量、处理时间）产品中实际的生物负载的特性和水平除了这些因素之外，应对生物负载进行评估以确定B.diminuta为相对生物。应根据生物负载特性和风险评估进行评估。需考虑潜在影响细胞大小或其他生理或生态微生物特性的产品配方或工艺条件，这些特性可使生物通过。6.2 细菌截留验证研究细菌截留验证研究的目的是通过文件证明过滤工艺能在模拟工艺条件下持续去除在产品或替代液中混悬的

42、高含量的标准菌或相对生物负载隔离群。可根据研究目的对膜的圆盘或整个工艺过滤器进行测试。如果研究的目的是为了验证某个膜材料的细菌截留效果，则应使用小的测试膜圆盘。由用于确定工艺过滤器的物理完整性的测试方法所得的结果对于细菌截留测试来说应是有意义的。如果使用了不同的测试方法，应证明二者之间的关系。加工时间和压力下降可影响细菌截留测试结果。在整个加工时间内的细菌挑战可对与时间相关的因素进行潜在评估，诸如过滤器相容性、完整性的维护和穿透的发生率。在细菌挑战测试过程中测试过滤器周围的压差应满足或超过所允许的最大压差（在过滤器生产商的设计规范内）。在设计挑战条件模型时应考虑到实际的工艺流量。在验证过程中不

43、能同时模拟压差和流量。由过滤器用户确定哪个参数与特定工艺更具有相关性，并开发原理加以支持。在对膜过滤器进行细菌截留验证时应考虑到以下事项：对过滤工艺进行全面评估，包括溶剂的性质（例如水性、酸性、碱性、有机）、过滤时间、过程压力、流量、温度和过滤器设计规范。产品细菌截留验证研究应包括多种过滤器膜批（一般为3批）。在这些情况下，认为产品对膜具有冲击性，过滤器的具体数量和测试设计都根据工艺而定。在用于细菌截留验证研究中的三个膜批次中至少有一个应具有提前研究或提前使用的物理完整性测试值，它应与过滤器生产商的测试标准一致或与之接近。可能不会获取与过滤器生产商的生产限度一致或与之接近的膜。在这种情况下，应

44、从生产批中选择测试膜，该批的完整性测试值与实际值相近。根据膜来确定特定过滤工艺的完整性测试规范，该膜的使用之前的物理完整性测试值与生产商的规范最接近。在测试报告中应包括细菌截留验证研究所得的膜物理完整性测试值。在开展挑战测试之前，应使用符合规范的水、产品或其他润湿液确定物理完整性。如果在产品细菌挑战之后，任一过滤器的下游有测试生物还原，应调查。如果调查证实测试生物穿透过滤器，且过滤器符合其完整性测试规范，那么可再次考虑在这些工艺条件下使用该过滤器。对于具有相同成分、但浓度有别的一类产品，可通过挑战浓度极限并接受中间体浓度来对其进行验证。如果一个产品确定为最差情况，应补充其原理和数据。过滤器的再

45、次使用不现实，或不推荐用于制药行业。但是，如果再次使用了除菌过滤器，应解释说明，并验证再次使用的参数。6.3 细菌截留验证研究风险评估关于工艺过滤参数有不同水平的风险。有的与过滤之前微生物在产品中的繁殖有关，而有的与细菌通过过滤器的较高风险有关。参见表6.3-1。表6.3-1 工艺风险评估因素风险较高因素风险较低含量较高，小型生物生物负载含量较低，大型生物较高压差较低较高流量较低促生长产品细菌的或贮存的常温或更高温度冷冻较长时间较短6.4 挑战生物选择标准在历史上，P.diminuta，重新分类为brevundimonas diminuta ATCC eq oac(,R) 19146TM, 是

46、用于细菌挑战测试的微生物。如果使用了其他细菌，它们应该足够小以对除菌过滤器的截留力进行挑战，且应模拟在生产中发现的最小微生物。（39）或者，如果内在的预过滤生物负载更具关联性，可在验证研究中使用替代挑战微生物。应对内在的生物负载定性和定量，因为这些微生物有可能穿透除菌过滤器。也应考虑隔离开的生物形态。证明能够通过0.45m级别的膜是对每个挑战的阳性控制，由此可证实挑战微生物的尺寸。在标准培养条件下（参见6.5）生长的B. diminuta可穿透在高挑战水平（通常10 7）下的少量0.45m级别的膜。在有些情况下，B. diminuta并不能代表最差情况。如果选择了不同的挑战生物，应提供有文件记

47、录的原理。6.5 培养物的维护和挑战准备从美国标准菌库以冻干形式获取B. diminuta ATCC eq oac(,R) 19146TM。在按照ATCC指导重组微生物之后，按照标准微生物惯例在适当的培养基上冷藏或冷冻。应制定用于挑战研究的工艺隔离种群的保存条件。SLB和FCP这两个标准技术适用于B. diminuta的配制和维护以进行细菌挑战测试。这两种方法对生产出直径约0.3-0.4m且长度约为0.6-1.0m的B. diminuta混悬液有效。（26, 27）如果其他培养基和培养方法可生产出单一的、单分散性细胞，且这些细胞能够穿透0.45m的膜过滤器，那么它们对B. diminuta的配

48、制同样有效。应对其他培养方法进行验证。使用光学显微镜筛查细菌挑战培养物的冲击性。如果发现其具有冲击性，在装满凉水的超声清洁浴中浸泡培养物10分钟可以分散攻击物。在水浴中有空泡形成对分散细菌细胞有效，而不使其失去活性。应使用光学显微镜、存活物计数（25）和0.45m控制过滤器的还原下游对这一效果加以证实。在预定的工艺时间内，细菌挑战浓度应提供统一的挑战，由此产生的最终挑战水平至少为过滤器表面积的107cfu/cm2。在计算细菌挑战浓度时应考虑到操作参数（例如：流量、时间和压力）。因此，细菌挑战水平107/cm2是对除菌过滤器的要求（以前过滤器级别为0.2m）。这个水平来自于Bowman的发现，她

49、发现在大于104-106cfu/cm2的细菌挑战水平上，B. diminuta能够穿透0.45m的膜，而且她建议在107/cm2的水平上使用B. diminuta确认0.2m的膜为“除菌级”，以确保灵敏度保持在最低限度，但足以探测出过大的孔。不应将细菌挑战浓度（cfu/ml）与细菌挑战水平（cfu/cm2）混淆。应使用适当的还原培养基对B. diminuta混悬液的活性和滴定度确认，这类培养基有胰蛋白大豆肉汤或水解酪蛋白胨琼脂。在对过滤器进行挑战之前或之后应立即确定细菌挑战混悬液的有效滴定量。应使用一个可接受的微生物测试方法确定上游细菌滴定量。也可使用相同的培养基对B. diminuta下游的

50、任何还原进行确定。6.6 测试方法和文件开发应使用标准方法来确认进行微生物截留的膜过滤器。（6）然而，在水中而不是在特定产品中证明B. diminuta的截留不足以验证该产品的除菌过滤工艺。在这些情况下，需要使用其它测试方法。在过滤器生产商提供的验证指南中可找到其它可接受的细菌挑战测试方法。为了确定适当的挑战测试方法（图6.6-1），应在载液（产品或替代液）中直接接种来确认测试生物的活性。为了保持微生物的形态和生理特点，应按照在挑战测试中使用的方式让微生物生长。在活性研究中使用的测试暴露时间应等于或大于实际的工艺过滤时间。在确定了测试生物在产品中的活性之后，应开发挑战方法和文件。细菌挑战测试条

51、件应模拟生产工艺。由于细菌挑战测试一般在实验室中开展，可相应地调整方法。应将流动率调整至每个单位面积的相应流速，表示为（ml/min）/ cm2。如果使用压力对过滤进行调节，挑战测试压力应至少与最大工艺压力相等。若在文件开发过程中出现了有关测试方法的可接受性的问题，最好向相应法规部门进行咨询。图6.6-1反应了在为特定过滤器和产品/工艺组合选择相应的验证计划时应考虑的关键步骤。6.7 非灭菌工艺和液体 除菌过滤器的微生物截留力验证的首选方法是使用挑战微生物对产品直接接种。这可用于那些不受到产品或加工条件的灭菌影响的产品和过程用液。对于这些工艺来说，应在足够的浓度中且在实际的工艺条件下，包括接种

52、时间、压力、流量和其他关键变量（如温度），使用挑战生物对产品直接接种。将稀释度降到最低，避免对产品造成不必要的危害。6.8抑菌的/灭菌的/非分散的挑战液 在灭菌产品上进行细菌截留测试，则更加难以回答关于验证的问题，例如，产品对过滤器会产生什么影响、产品对产品内的菌丛会产生什么影响？在灭菌配方上、或在与微生物活性相反的挑战条件（如温度升高）下进行细菌截留测试不会产生有效的结果。图6.6-1 除菌过滤工艺验证策略判断图为了评估产品/工艺对产品的潜在影响，可在真实的工艺条件下使用产品对过滤器进行预处理，工艺条件包括流量、压力、温度和时间。预处理指在密封圈系统内使产品在测试过滤器内再循环，或一次性穿过

53、过滤器之后进行细菌挑战。本文的6.8.1至6.8.4部分讨论了可以用于进行该类型细菌挑战测试的测试方法改良。但是，其他改良方法也同样适用。6.8.1 暴露时间减少 有时在整个过程中挑战生物不一定能在产品中存活。应在预处理阶段接近尾声的时候在适当的浓度中（参见6.5）使用挑战生物对产品直接接种。重要的是同时包括0.45m的阳性控制过滤器和测试过滤器，确保生物大小和活性。 另一种方法是在静态条件下在挑战液中暴露挑战微生物。在工艺温度下在产品中暴露挑战菌并在模拟工艺条件下将产品再循环以对过滤器进行预处理，在此之后，可以在最差工艺条件下（压差和流量）对过滤器进行挑战。应将挑战时间降至最低，确保挑战微生

54、物在实际暴露、挑战和还原阶段处于活性状态。0.45m的阳性控制过滤器与测试过滤器一同运行对生物活性进行确认。6.8.2 修改测试方法参数 修改测试方法参数有益于挑战灭菌产品，这是由于它只改变一个工艺变量，例如温度。这种方法保持了产品与挑战生物之间的相互作用。该方法不会导致所有可能的工艺与产品的相互作用，但应允许使用标准挑战生物。在真实的工艺条件下使用产品对过滤器预处理之后，改变工艺的灭菌部分，并进行细菌挑战。应在适当的浓度中使用细菌挑战微生物对产品直接接种（参见6.5）。6.8.3 改变测试产品配方 另一个优化方法是在使用实际产品对过滤器进行预处理之后，从产品中去除灭菌成分以进行细菌挑战测试。

55、这和将PH调整至非灭菌范围、去除或稀释灭菌成分或使用替代液一样简单。 应在实际工艺条件下，在适当的浓度中使用挑战生物直接对改良的配方接种（参见6.5）。应将灭菌剂减少至一个水平，以去除它对挑战微生物的影响。6.8.4 使用具有耐受性的固有生物负载 虽然有些产品在正常的工艺条件下可杀灭B. diminuta，但是其他微生物可在同样的条件下存活。对灭菌产品的其他细菌挑战方法是使用“固有生物负载”。固有生物负载由生产环境中的细菌隔离种群或在实际的工艺条件下能够存活的产品配方组成。 应在产品中繁殖或平衡固有菌，确保它们的形态和生理特点能够代表工艺隔离种群的特点。应使用最小的或最差情况下的固有生物。请参

56、见6.5中对挑战生物的配制和使用的讨论。 如果知道产品中存在小型微生物，可使用它们或一个适当的模拟生物来挑战测试过滤器。例如，使用在应力条件下长大的皮氏罗尔斯顿菌。除了B. diminuta测试，还进行这些测试。6.9 滤出液取样 需要对整个挑战流出液进行分析来确定除菌过滤器能够保持细菌挑战。要达到这一点，可直接将待过滤液穿过适当的分析过滤器或安装在测试过滤器下游的膜上，或在无菌器具上收集滤出液后通过分析膜进行过滤。可使用0.45m的膜或除菌膜还原B. diminuta或其他生物负载挑战菌。（13）分析过滤器的安装不应避免在测试过滤器周围达到理想的压差。对滤出液的一部分进行取样不足以验证除菌过

57、滤，因为也许有少量的细胞已经穿透了过滤器，它们可能存在于未取样和分析的滤出液中且尚未被发现。6.10 结果说明若在3个测试过滤器中进行有效的阳性控制后没有发现有细菌挑战通过，则达到除菌性能的可接受标准的要求。若在一个过滤器中发现有通过情况，且不能确定原因，在进行调查和风险评估之后可重新测试（例如，破损膜的批次中的3个过滤器）。若确定了失败原因，应对有疑点的过滤器批重新测试。若在达到目标总产量之前过滤器受到污染，应终止细菌挑战测试。应调查并记录污染原因。6.11 串联过滤器可使用两个或两个以上的串联过滤器来确保以下事项：流出液具有无菌性至少有一个过滤器通过了完整性测试到达最终过滤器的量不超过10

58、cfu/100ml若对除菌过滤器的细菌穿透有怀疑，可使用连续过滤。在这些工艺条件下，两个过滤器都须达到过滤前和过滤后的完整性测试的可接受标准。6.12 过滤器装置变更如果满足以下要求，则无需对过滤器装置的变更进行再验证：没有变更过滤器生产商、膜的配方和其他构成材料每个单位面积的流量小于或等于有效参数过滤压力不超过有效参数暴露时间不超过有效时间7.0 完整性测试非破坏性物理完整性测试的主要目的是确定是否存在能够影响过滤器截留力的缺陷，而不会损坏过滤器。除此之外，完整性测试确定了在工艺条件下测试过滤器与经过细菌截留挑战的过滤器之间的相似性。测试结果必须与细菌截留相关。细菌截留测试是一个破坏性测试，

59、不能用于确认在生产中所使用的过滤器的完整性。过滤器的生产商在测试值的范围内进行过滤器的细菌挑战来对每种过滤器类型设置物理完整性测试限度，直到细菌挑战通过为止。对于完整性测试，在压力范围内对润湿过滤器膜的气流性质进行评估。在整个过滤器膜完全润湿之后，在低压下将气体引入膜的上游。毛细力可防止液体从气孔中排出。若在过滤器的上游加压，气体在润湿液中溶解，沿着润湿的膜扩散开，并在下游流出。随着上游压力的增加，扩散也随之加大。如果测量了扩散至下游的气体数量，可得到某个膜过滤器的膜曲线（图7.0-3）。在附件A中对扩散流理论进行了讨论。图7.0-1解释了在压力下通过润湿膜的气孔的气体扩散，在该压力下，毛细力

60、将润湿液保留在气孔中。图7.0-2解释了在压力大于泡点的情况下通过膜的气流，以及润湿液从最大的气孔中排出。 图7.0-3解释了具有相当的多孔性的润湿的过滤器膜的测量后气流下游与孔径分布之间的关系，但是面积有所不同。曲线的三个特色部分是膜过滤器完整性测试的基础： 压力轴平缓末端的直线部分表明扩散气体流经在膜的气孔处堵塞的液体 随着压力增加，曲线出现弯曲，之后呈直线。这个弯曲表示扩散气体流和总流或粘性流之间的转换。 超出最大的气孔的泡点后会出现总的气体流。高于这一点，自由流动的气体穿过未堵塞的气孔，由此产生大量的气体流；通过仍旧湿润的膜孔扩散可产生少量的气体流。7.1 完整性测试结果与细菌截留之间